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分子科学研究所在功能材料荧光诊疗取得重要进展

2024-09-07 信息来源:分子科学研究所

我校分子科学研究所阴彩霞教授团队的研究成果连续在化学材料领域顶级期刊Advanced Materials(IF 29.4)发表。分别是“Photoactivation Inducing Multifunctional Coupling of Fluorophore for Efficient Tumor Therapy in Situ”Adv. Mater., 2024, 2314021和“Biomedical-optical-window tailored cyanines for steerable inflammatory bowel disease theranostic”Adv. Mater., 2024, 2408450。

阴彩霞教授研究团队多年来聚焦于荧光探针原位特异性标记、动态示踪和精准诊疗的化学生物学研究,在染料分子设计、主客体反应机制发现、生物医学应用等方面取得了系列创新性研究成果,在国际上具有一定的影响力。

近期发表在Advanced Materials研究成果一,针对临床上现有用于肿瘤荧光诊疗的荧光染料存在激发波长短、光学性能单一等的局限性,团队开发了由广波段激发光(405 - 660 nm)辐射,原位合成近红外NIR荧光染料(λem=820 nm)的新技术。该光激活过程涉及三重态敏化氧气产生超氧阴离子和萘吲哚阳离子自由基,自由基耦合形成的二聚体通过超氧阴离子氧化脱氢形成大共轭体系的平面化NIR荧光分子,具有高达90.9%的光热转换效率。此外,该光激活底物和光激活目标产物均能显著抑制CHK1的表达。以上独特的分子转换机制和激酶抑制行为,为发展多方式协同的肿瘤治疗提供了有效的化学工具和研究思路。近期发表在Advanced Materials研究成果二,针对炎性肠病的非侵入性可控诊疗的需求,团队报道了七甲川花菁染料的定制化光物理性质调控方案,并利用染料的“荧光——光热”转换实现了炎性肠炎的可视化精准诊疗。七甲川花菁染料的定式化光物理性质(吸收波长约780 nm;荧光波长约800 nm)赋予其为光响应模块的材料带来可预期光特性的同时,也直接限制了其性能调控的自由度和应用的多样性。针对这个问题,团队对七甲川花菁染料进行不对称化改造,提出了染料吸收光谱和荧光光谱定量化理论预测模型,实现了七甲川花菁染料的吸收光谱590 nm - 860 nm自由可调,保障了光功能材料对活体组织光属性的高度契合。利用表现光热活性的硝基化染料与氨基化荧光染料的在肠腔中的活体转化,本研究提出了荧光成像和光热成像用于炎性肠病双模态、非侵入性诊断的新方法,论证了原位光热调控热休克蛋白70在炎性肠病治疗中的可行性和疗效的实时监测方案。


图1. 光激活型多方式协同的肿瘤联合治疗示意图


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图2. 生物医学光学窗口定制化染料用于可控炎性肠病诊疗示意图


以上研究成果中,我校环境与资源学院云洋教授在蛋白免疫印迹和细胞分子通路方面作出了贡献;海南大学迟伟杰教授在染料光物理性质理论模拟方面作出了贡献。

山西大学为以上研究成果的第一完成单位,我校青年教师张伟杰、岳永康分别为两篇论文的第一作者,我校阴彩霞教授、我校云洋教授、海南大学迟伟杰教授为论文的通讯作者。感谢我校化学生物学与分子工程教育部重点实验室的研究平台、感谢山西大学大型仪器中心在测试表征方面提供支持,感谢国家自然科学基金委杰出青年基金、面上项目和山西省优秀青年基金对本研究的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202314021https://doi.org/10.1002/adma.202408450.

责编 | 瑄   瑄

二审 | 范艳华

三审 | 张   捷


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